影響鐵碳微電解去除廢水COD效果的原因探究

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(河北中科永和檢測技術服務有限公司，河北 石家莊 050036)

近年來環保成為熱門詞匯，相應地環保行業成為熱門行業。之所以會出現這樣的局面，是因為環境污染是我國面臨的一大問題，特別是水污染。在水污染中以工業廢水的程度最高，占據了七成以上的水量。工業廢水的處理往往也是各國環保行業的棘手問題，越來越受到人們的重視。特別是對于高濃度有機廢水，在傳統廢水處理方法的局限下，新的水處理工藝紛紛應運而生。眾所周知，當前制藥、發酵等行業廢水的處理出現了越來越多的難題，原因在于新的產品和新的生產工藝導致含有新的污染物廢水的產生。越來越多的生產行業會產生含有很難進行生物降解物質的廢水，其中的污染物特點是：濃度高、碳鏈長、含環狀結構、有毒等。這就會導致廢水的B/C值相對低，往往這樣的廢水單純靠補充碳源和水解酸化等簡單化學處理是很難提高其可生化性的。上世紀八十年代后針對上述問題，誕生了鐵碳微電解技術，它又被稱作內電解法、鐵屑過濾法和零價鐵法等。該方法是利用金屬電化腐蝕原理，將具有電極電位差的兩種不同元素(鐵和碳)直接浸泡于廢水水體中，形成許許多多微型原電池，使得水中的電解質類污染物得以發生氧化還原反應被降解，且電化反應同時又會引發諸如吸附、絮凝和沉淀等協同反應效應，從而實現廢水的凈化。

1 問題產生與分析

在實際工作運行過程中出現了這樣的問題：制藥、發酵行業高濃度有機廢水經鐵碳微電解工藝前后COD濃度降低不明顯(10%以內，甚至不足5%)。這種情況在正常對于鐵碳微電解技術的使用和操作條件下，最有可能的原因有以下幾個方面：

1.1 廢水水質

對于處理不同的廢水就需要采用不同的工藝條件(如pH和停留時間等)，而水質的較大波動，就會導致這種調控的滯后，甚至會使得處理效果微乎其微。

1.2 調節pH

將鐵碳微電解看作一個催化反應，對其進行單因素實驗就可以發現pH值是一個很重要的調節參數，往往在數值變化0.5后相應COD去除率就會變化很多，因此微電解一定要在最佳pH條件下進行。

1.3 停留時間

類似pH，停留時間也是微電解反應的重要參數，對于氧化還原反應來說，停留時間給得越充足，反應進行得就會越徹底，然而時間不能無限長下去，會導致后續處理效率降低，甚至引入新的問題，因此同樣有最佳停留時間這樣一個操作參數。

1.4 曝氣量

曝氣是為了去除鐵碳表面的鈍化膜，過小會不利于物質氧化，過大則導致廢水中待處理物質與填料物質接觸時間有限，從而COD的去除率降低，因此曝氣量也應當有最佳值。

1.5 絮凝沉淀

如果微電解池出水絮凝沉淀效果不好，亞鐵離子會反應至COD上，并引發多種后續問題。

1.6 填料鈍化

廢水之中一些難于處理掉的懸浮物質可能會覆蓋至鐵碳填料表面，使其形成一層阻礙微電解反應繼續正常進行的鈍化膜，從而影響COD的去除效果。

上述分析表觀上認為是造成微電解填料效果下降的原因，倘若一切工藝條件均在正常前提和最佳參數下操作，那么我們所遇到的有機廢水經鐵碳微電解工藝前后COD濃度降低不明顯的問題就一定能保證在高效率之下進行嗎？這個問題值得進一步討論。

2 具體問題的探討

如上所述，當相關條件均控制良好的情況下，微電解效果能否一定高效進行，這在微電解和水處理理論上講是肯定的，但是對于某些具體或特殊污水進行處理過程中，我們遇到了新的問題。優化不同的操作參數進行廢水的微電解處理，COD的去除率均在很低值，這一結果很自然地能夠推斷出問題的關鍵在于“廢水水質”或“填料鈍化”。但眾所周知鐵碳微電解目前應用廣泛，在印染廢水、金屬廢水、含酚廢水、造紙廢水、炸藥廢水、農藥廢水等工業廢水的處理中均有應用。難道對所述具體廢水微電解就不能發揮作用了嗎？答案顯然是否定的。然而，出現上述現狀是有一定原因的。在進行相關實驗過程中，我們發現，在采用現選方法對廢水進行處理的過程中，會在設備上或多或少留有一定量的粘稠物，此種物質表觀上看去類似于膠狀體，質地類似于動植物體液有粘滑感。此種物質究竟是油脂、蛋白質、鹽類，還是其它，有待進行進一步的測定，但從目前分析看此物質幾乎無色透明，能通過濾布且懸浮于廢水之中，此種物質是否就是包被微電解填料致使反應效率下降的原因呢？答案還不明確。雖說微電解可處理廢水多種多樣，但畢竟都是針對廢水中的電解質，而如果這種物質恰好是一種有機非電解質包覆在了填料表面，這樣自然而然就會抑制微電解反應的進行，COD去除效率降低。從相反角度而言，此種物質畢竟是在廢水中存在或是形成的，也能夠通過過濾預處理進入微電解過程，而并不能夠通過電解作用去除或降解，這確實是一個不多見的難題。當然，上述無論正反兩方面的分析均是對于此具體問題從某一角度的探討，并且該分析僅僅從問題發現的其中一方面或可能原因的角度出發進行的，至于它是否就是我們所遇到的具體高濃度有機廢水經鐵碳微電解工藝前后COD濃度降低不明顯的關鍵原因所在，需要對其著手進行進一步的深入分析、研究和驗證。

3 結 語

工業廢水特別是制藥、發酵等行業廢水，污染物濃度大、色度高、組成復雜、可生化性差，鐵碳微電解法對于斷長鏈、開環、提高B/C、降低COD等有很大幫助，是一種新興的廢水處理方法，可用于多領域行業廢水的處理。然而，該方法是否為廢水處理的“萬能法”，關鍵在于環保工作者對于微電解反應本身的理解和具體處理水質的掌握，只有這樣才能從微觀上了解反應原理和處理關鍵，才能高效地找到最佳操作條件進行調試工作和出現問題尋根究底從容應對。